采用强碱催化剂如KOH催化2-吡咯烷酮与乙炔的乙烯化反应.但该方法的缺陷十分显著,即反应过程中生成的不挥发性聚合副产物的量较大,不仅导致目标产物NVP收率的降低,而且使NVP的分离和提纯复杂化.因此,工业生产中--般都采取比较温和的反应条件,通过降低2-吡咯烷酮转化率的方式来控制聚合副反应的发生,但很多情况下,收效甚微.为了提高NVP收率,加入一种或多种助催化剂往往具有显著效果.
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该反应所用催化剂仍是碱金属或碱金属氢氧化物.典型的实验步骤如下:取0.4g氢氧化钾溶于170g(2mol)2-吡咯烷酮中,加热搅拌并通过减压蒸馏不断移去生成的水,得到混合物A冷却待用.在一个装有搅拌器﹑温度计、回流冷凝管﹑滴液漏斗的四口烧瓶中加入172g(2mol)乙酸乙烯酯,然后在搅拌状态下滴加A混合液，30min内滴完.通过冷却及滴加过程中反应物系温度保持在10℃以下.加完后升温至80℃,并进行减压蒸馏(压力6.6×10~3MPa,随后逐渐升温并降低反应器内压,直到温度为100℃时内压达1.3×10+
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该方法虽然工艺并不复杂,但需高压设备,不适于大规模及连续生产,因此人们又将研究目标转移到气相法连续催化反应合成2-吡咯烷酮上.y-Al,O作为y-丁内酯与NH气相法胺化反应催化剂,在350℃反应条件下得到的2-吡咯烷酮收率较低,仅15%.后来有专利报道采用硅铝化合物,如蒙脱石、NaX分子筛为催化剂,效果良好.其中以人工合成的Y型沸石具应用前景.y-丁内酯分子中的券基被沸石分子筛中骨架阳离子周围的强静电场极化成(Ⅰ),
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在2-吡咯烷酮乙烯化反应中加入分子量低于1000的羟端基聚醚或C以上的线性二元醇,易使主催化剂2-吡咯烷酮钾盐被羟端基聚醚或线性二元醇包围,助催化剂中的羟基基团与主催化剂2-吡咯烷酮钾盐之间的相互作用有利于提高钾盐催化剂的活性，加快反应速度.这些助催化剂有如下优点:①助催化剂加入量较少,一般为总物料量的0.5%~3%(重量比)(主催化剂加入量也在0.5%~3%之间.)
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在65~90℃下常压蒸馏出溶剂苯,在0.09MPa真空度下减压蒸馏出产物NVP,未反应的氯乙基吡咯烷酮返回再进行反应.作者的大量研究结果表明,使用醇钠(甲醇钠、乙醇钠等)作为氯乙基吡咯烷酮消除反应的催化剂效果明显比使用KOH效果好,而且醇钠的用量远远小于KOH,这可能是因为KOH与氯乙基吡咯烷酮反应除生成KCl,还有副产物H,O,不利于反应的顺利进行.而使用醇钠时生成的副产物醇对反应影响比HO小,一是因为产生醇的量比HO少,
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X(硼,铝,磷)可采用其氧化物﹑氢氧化物、卤化物﹑碳酸盐﹑硝酸盐﹑羧酸盐、磷酸盐.硫酸盐等等.催化剂既可以单独使用,也可以负载于载体氧化铝、碳化硅等上使用,还可以与这些载体混合后使用.催化剂焙烧温度一般在400~8o0℃,催化反应既可以采用固定床反应器以连续流动方式进行,也可以在流化床、移动床反应器中进行.以下是部分MSi,X.O催化剂的具体制备方法及反应评价结果(固定床反应器),为便于表示,在各催化剂表示式中均略去氧原子.
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到目前为止,Reppe法仍是NVP生产的主要方法.由于Reppe具有反应步骤多、流程长,条件苛刻、副产物多、收率低、操作危险性大等缺陷,长期以来人们对Reppe法的改进研究从未间断,研究的焦点集中在合成途径的改变和新型催化体系的开发上..随着NVP合成催化技术的不断发展和进步,PVP的生产规模和应用领域将会日益扩大.反应(4.1)采用乙炔铜为催化剂,10%~30%的甲醛溶液与乙炔在90~100℃,0.5~2MPa条件下发生醇解反应生成乙炔二醇.
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在制备2-吡咯烷酮的钾盐时,必须将生成的水连续排出,水的存在对钾盐催化剂的活性有较大的负面影响,导致转化率降低.(2）羟端基聚醚和线性二元醇类助催化剂l5]在采用2-吡咯烷酮的碱金属盐催化2-吡咯烷酮乙烯化合成NVP时,分子量低于1000的羟端基聚醚和C以上的线性二元醇具有良好的助催化作用,采用这种助催化剂在100~200℃,7.5~30atm条件下反应3~20h,NVP收率可高达90%以上,并且没有聚合副产物生成.
了解详情催化剂,它能使羟乙基吡咯烷酮转化率达到88.6%,NVP选择性高达92.6%,a-吡咯烷酮选择性为5.6%(日本专利报道结果).评价一种催化剂性能优劣时,除了考察活性、选择性、稳定性之外,重复性也不容忽视.遗憾的是当我们采用ZrO。催化羟乙基吡咯烷酮脱水时,在与日本专利相同的反应条件下反应转化率虽然达到84.7%,但NVP选择性仅为71.0%,与日本专利报道数据相差较大.除上述金属氧化物及固体酸催化剂外,
了解详情反应(a)实际上就是主催化剂2-吡咯烷酮碱金属盐(A)的制备过程,A分子中的N与K”分离后乙炔分子迅速进入到阴离子N附近并与其结合形成中间态(B).(B)与另一分子反应物2-吡咯烷酮反应生成NVP和另一分子(A),如此循环,反应连续不断进行下去.反应式(b>中,(A)分子正负电荷N与K分离的难易程度决定着NVP生成反应的难易程度.作为助催化剂的聚氧化烯类化合物,其聚氧化烯链能够包围(A)分子中的碱金属离子,促进正负电荷N与KR的分离,
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